LAB6 FISICA

U.N.M.S.M

Facultad de Ingeniera de Sistemas e Informtica

E.A.P 20.0

TEMA: Equilibrio de un Cuerpo Rigido- Experiencia N 6

Curso: Laboratorio de Fsica

Profesor de curso: Fernando Mestanza.

Ciclo: 2010 II

FECHA DE EJECUCION: 26/10/10

FECHA DE ENTRGA: 02/11/10

Integrantes del Grupo:

Changana Snchez, Vctor Lino 10200037

Garcia Alvarado, Paul Gianfranco 09200196

Ninanya Cerrn, Jhonatan Jess 10200224

Ochoa Aly, Carlos Alberto 10200022

Villar Gonzaga, Erick Dampier 10200200

Martes, 02 de noviembre del 2010

(Universidad del Per, Decana de Amrica)

U.N.M.S.M F.I.S.I. E.A.P. 20.0

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IV. PROCEDIMIENTO

1.- Arme el sistema de la Figura 6.5a. Suspenda en los extremos de la

cuerda pesos diferentes , 2 y en el centro un peso E3. Deje que el

sistema se estabilice. Recuerde que debe cumplirse la ley de la desigualdad

de los lados del tringulo un lado es menor que la suma de los otros dos y

mayor que su diferencia.

2.- Coloque el tablero (con un papel) en la parte posterior de la cuerda y

marque las direcciones de las cuerdas en el papel.

3.- Retira el papel y anote en cada lnea los valores de los pesos

correspondientes.

4.- Complete el paralelogramo de fuerzas con una escala conveniente para

los valores de F1 y F2.

5.- Repita los pasos 1, 2, 3 y 4.

5.1 Coloque , 2 y 3 iguales en mdulo y mida los ngulos , y

que se forman al rededor del punto.

5.2 Coloque | |, | 2| y | 3| que estn en la relacin de 3:4:5 y mida los

ngulos que forma entre ellos.

5.3 Coloque | , | 2| y | 3| que estn en la relacin 1 :5:13.

Fig 6.5a


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Resultados del procedimiento:

1F

2F

E

3

Tabla de Resultados:

Masas Utilizadas Angulos formados

m m 2 m 3

Caso I

(1:1:1) 100g 100g 100g 120 120 120

Caso II

(3:4:5) 60g 80g 100g 90 128 142

Caso III

(1:5:13) 120g 50g 130g 90 158 112

Fig 6.5b


3

6.- Suspenda la regla con los dinammetros, utilice los agujeros en 10 cm

y 70 cm para las fuerzas 1F

, 2F

como muestra la Figura 6.6. Anote las

lecturas en cada dinammetro

0,5 N 1 N

7.- Coloque en el agujero del centro de gravedad de la regla un cuerpo de

masa 100g que es la 3F

. Anote las lecturas en cada dinammetro.

0.8 N 1.7 N

1 N

8.- Desplace el cuerpo de 3F

al agujero a 30cm del primer dinammetro.

Anote las lecturas de cada uno de ellos.

1.4 N 1.9 N

1 N

9.- Adicione un cuerpo de masa de 200 g a 10 cm del otro dinammetro.

Anote sus lecturas de cada uno de ellos.

2 N 3.6 N

1N 2 N

Fig 6.6


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V. CUESTIONARIO

1. Concuerda el valor hallado por el mtodo grfico con la fuerza E? Qu

diferencias hay entre la fuerza resultante y fuerza equilibrante?

Rpta: Los valores de E hallados por el mtodo grfico y teorico

coinciden aproximadamente con los valores de E hallados

experimentalmente y tericamente.

La fuerza resultante y equilibrante tienen el mismo mdulo y direccin

pero sentidos contrarios, de tal manera que ambas fuerzas se anulan

mutuamente y permiten un sistema en equilibrio.

2. Encuentre tericamente el valor de la fuerza equilibrante para cada caso, por

la ley de senos o de Lamy, por la ley del coseno y por descomposicin

rectangular. Compares los valores |.E | y los ngulos , y hallados con el

obtenido en el paso 1 y la medidas experimentalmente. Confeccione un

cuadro de sus resultados y de los errores experimentales porcentuales con

respecto a la equilibrante colocada.

Caso I :

Las masas elegidas fueron:

Ley de Senos:

120

120 120

3


5

Ley de cosenos:

=

Descomposicin rectangular:

Valor experimental

Caso II:


Ley de senos:

Ley de cosenos:

90

128 142

3


6

Descomposicin Rectangular :

Valor experimental

Caso III :


Ley de Senos:

Ley de cosenos:

Descomposicin Rectangular :

Valor experimental

90

158 112

3


7

Hallamos los errores experimentales porcentuales:

;

Consideramos que los instrumentos son muy exactos

Caso I:

= 0

Caso II:

= 0.023

Caso III:

= 0.022

Con los resultados obtenidos en los calculos realizamos el siguiente cuadro:

Conclusin: a fuerza E hallada experimentalmente coinciden excepto la

hallada por la ley de senos , ya que los ngulos y varan .Los dems

mtodos , al aproximar los resultados resultaron iguales.

Valor exp.

De 3 Ley de

Senos

Ley de

Cosenos

Descomp.

Rectangular

Error

Porcentual

Caso I

(1:1:1) 0.98 N 0.98 N 0,98 N 0,98 N 0

Caso II

(3:4:5) 0.98 N 0.95 N 0.98 N 0.98 N 2.4

Caso III

(1:5:13) N N 1.76


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3. Mida los ngulos en los pasos 5.1 Concuerda con el valor terico de 120?

Rpta: Luego de realizar la medicion de los angulos formados en el paso

5.1, nos damos cuenta de que si bien el valor no es exactamente 120,

tomamos esta medida por ser la variacion despreciable, concordando asi

con el valor teorico requerido.

4. Verifique que el ngulo entre las cuerdas en los casos 5.b y 5.c sea 90.

Rpta: Se verific experimentalmente que el ngulo formado entre las

cuerdas es recto.

5. Son iguales las lecturas en los dinammetros en los pasos 6 y 7? Por qu?

En que caso los dinammetros marcar igual, haga un grfico que exprese

visualmente lo que explique en sus respuesta?

Analizamos las lecturas de los dinammetros en el paso 6:

0.5N 1N

Cuando no se coloca ninguna otra fuerza en la regla los dinammetros indican 0.5N

y 1N entonces por la primera condicin de equilibrio se tiene el peso de la regla

que es 1.5N.

Analizamos las lecturas de los dinammetros en el paso 7:

0.8N 1.7N

1N

Cuando se coloca un objeto en el centro de gravedad de 100g esto quiere decir que

est actuando una fuerza de 1N entonces los dinammetros marcan 0.8N y 1.7N.

En conclusin observamos que las lecturas obtenidas con el

dinammetro en los pasos 6 y 7 no son las mismas.


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Los dinammetros marcarn igual cuando el peso de la barra se encuentre en el

punto medio del segmento de la regla limitada por los dinammetros.

F1 F2

A B

Wbarra

Puesto que cuando se aplica la segunda condicin de equilibrio 00FM

Primero tomamos el momento en el punto A

(1)

Ahora tomamos el momento en el punto B

(2)

Igualando las ecuacines (1) y (2)

Pero como Entonces tenemos que:


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6. Calcule tericamente las reacciones en los puntos de suspensin para los

pasos 8 y 9 y compare con las lecturas de los dinammetros?

a). Haciendo uso del diagrama del cuerpo libre para el paso 8 se tiene:

F1 =1.4N F4=mg=1. F2=1.9N

B A

F3=1N

Puesto que con la 1era condicin que equilibrio (equilibrio de traslacin)

0F no se puede determinar F1, F2, hacemos uso en la 2da condicin de

equilibrio (equilibrio de rotacin) 00FM

Consideraciones previas:

F3= m1g = (0.1)(10) = 1N

mg = 1.5N

MM

F1(0,6) = F3(0,4) + F4(0,2)

Reemplazando valores

F1(0,6) = 1(0,4) + 1.5(0,2) F1 = 1N

Tomamos momentos en el punto B: se obtiene F2 = 1,5 N

De este procedimiento se obtiene: F1=1N ; F2= 1.5N de donde

F1 + F2 = F3+F4

Cumplindose la 1era condicin de equilibrio.


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b). Haciendo uso del diagrama de cuerpo libre para el paso 9 se tiene:

F1 F4 F2

B A

F3 F5 =mA

De la primera condicin de equilibrio

F3 + F4 + F5 = F1+ F2 ....... (1)

F3 =1N

F5 =0,2(10) = 2N

F4 = 1.5N

4.5 = F1+ F2 . (2)

Tomando momento en el punto A.

MM F1(0,6) = F4(0,2) + F3(0,4) + F5(0,1)

F1 (0,6) = 1.5(0,2) + 1(0,4)+2(0.1) = 1,5N

Reemplazando en la ecuacin (2) se tiene:

F2= 3N tomando momento en el punto B tambin se obtiene el mismo

resultado.

Clculo Experimental Clculo Terico

Paso 8 F1 F2 F1 F2

1.4N 1.9N 1N 1.5N

Paso 9 F1 F2 F1 F2

2N 3.6N 1.5N 3N

7. Qu observa de las fuerzas que actan sobre la regla acanalada?

Rpta: Se observa que si actan dos fuerzas en puntos diferentes del cuerpo

(no colineales) se necesitar de una tercera que est colocada en el centro para

que el cuerpo est en equilibrio.De igual modo para una mayor cantidad de

fuerzas aplicadas al cuerpo.Para que el cuerpo est en equilibrio este deber

cumplir las dos condiciones de equilibrio.

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